Dernièrement, IBM a déjà défrayé la chronique en dévoilant son dernier modèle d’ordinateur quantique, capable d’utiliser 433 qubits. L’entreprise a cependant fait de nombreuses révélations lors de son sommet IBM Quantum. Elle affirme qu’elle a lancé un circuit de 127 qubits qui s’est montré capable d’exécuter un programme informatique d’envergure.
Pourquoi s’étonner autant du fait que la machine d’IBM puisse exécuter un programme ? Après tout, on pourrait penser qu’il s’agit d’un usage assez logique, pour un ordinateur. Pourtant, dans le domaine de l’informatique quantique, il existe encore de nombreuses limites difficiles à franchir.
L’exécution d’un programme est l’une d’elles. Autrement dit, de plus en plus de groupes de recherche sont capables de créer un ordinateur quantique, mais leur appliquer un usage concret se révèle plus délicat. L’un des freins majeurs à leur mise en œuvre est la complexité de la correction des erreurs de calcul. En effet, l’objectif même d’un ordinateur quantique est de réaliser des calculs en s’appuyant sur les principes de physique quantique. Pour résumer, la physique quantique, domaine extrêmement complexe, est la science qui s’intéresse au comportement de la matière et de la lumière à un niveau atomique. En étudiant la façon dont la matière se comporte à ce niveau, certains principes physiques, très différents de ce que l’on connaissait, ont été révélés.
Parmi eux, la « superposition quantique », qui constitue la clef de fonctionnement des ordinateurs quantiques. Concrètement, la superposition quantique pourrait se résumer comme le fait que quelque chose puisse être « dans deux états en même temps », aussi contre-intuitif que cela puisse paraître. Dans le cas d’un ordinateur classique, l’unité d’information de base est le « bit ». Celui-ci peut se trouver soit à l’état « 0 », soit à l’état « 1 ». Dans un ordinateur quantique, les choses fonctionnent un peu différemment. On trouve cependant une sorte d’équivalent, appelé « qubit ». Grâce à la fameuse loi de superposition, les qubits peuvent en quelque sorte être à la fois 0 et 1, et même se situer dans des états entre les deux, comme 01, 10, 11… Cela leur permet de déployer une puissance de calcul phénoménale.
« Accepter » les erreurs pour mieux les corriger
Cependant, cette capacité est également un point de faiblesse concernant les erreurs de calcul, qui sont fréquentes en informatique quantique. « Les ordinateurs quantiques sont intrinsèquement beaucoup plus sensibles aux perturbations », affirmait ainsi un communiqué de l’Université d’Innsbruck, en évoquant une solution de correction des erreurs. À cause de ces fameuses erreurs, il peut être très compliqué d’exécuter un programme efficacement.
Les chercheurs d’IBM sont parvenus à employer une méthode qui leur a permis de les corriger a posteriori. Le circuit quantique qu’ils ont utilisé est composé de 127 qubits, qui ont effectué plus de 1700 opérations individuelles. Les opérations qu’ils ont mises en œuvre dans l’ordinateur avaient pour objectif de calculer ce qui arrive à une chaîne de particules de type électronique lorsqu’elles sont brusquement forcées d’interagir les unes avec les autres. Le choix de ce problème à résoudre n’était pas anodin. En effet, les ordinateurs conventionnels sont capables de résoudre en partie ces questionnements, mais ils ne peuvent que faire des approximations.
Paradoxalement, la méthode qu’ils ont utilisée pour éliminer les erreurs a été… de les répéter. Ils ont fait en sorte de répliquer et amplifier les erreurs qu’ils n’étaient pas déjà parvenus à corriger pour comprendre comment elles influent sur le résultat. Ce faisant, ils ont pu inverser mathématiquement les erreurs pour obtenir un résultat correct.
